1超长曲面墙体防裂缝控制技术超长曲面墙体防裂缝控制技术1.1.前言前言*大剧院地下室超长曲面墙体，在没有采取预应力的情况下，强调裂缝综合控制的施工技术，从设计、原材料选择及配合比优化(低坍落度)到施工，包括施工环境(温度、湿度及风速、日照等)的选择，充分利用裂缝控制的有利条件，改变了过去只从某一个或某几个方面采取措施控制裂缝并不理想的状况，为今后类似工程裂缝控制的设计与施工提供了很好的借鉴作用。地下一层 420 米无缝整体浇筑，为国内整浇长度最长的曲面墙体，施工难度大，施工中通过创新应用多种新工艺，添加聚丙烯纤维，有效改善了混凝土的抗裂性、耐久性等，加强混凝土浇筑和养护综合措施，圆满解决了地下室超长混凝土墙体抗裂问题，该裂缝控制均匀密实，无缺陷、未出现结构有害裂缝。 “超长曲面混凝土墙体裂缝控制综合技术”于 2005 年 11 月 28 日，通过中国建筑工程总公司组织的科学技术成果鉴定达到国际领先水平。2.2.工法特点工法特点2.1 地下室施工缝分段长、造型复杂，采用快拆模板体系，可以大大缩短施工工期。2.2 充分利用有利的气候条件，减少混凝土裂缝的产生。2.3 混凝土配制中掺入外加剂、聚丙烯纤维及粉煤灰技术，不仅能提高混凝土的抗裂性能，而且可以改善混凝土的抗渗性、耐久性等综合性能。 （见图 1）a.未添加聚丙烯纤维的混凝土表面出现裂缝 b. 添加聚丙烯纤维的混凝土表面未出现裂缝 图图 1 1 聚丙烯纤维对混凝土的阻裂效果聚丙烯纤维对混凝土的阻裂效果2.4 混凝土浇筑完毕后推迟拆模时间加强保湿养护。2.5 施工操作简便，采用综合措施，合理选用常规建筑材料及机具设备，不增加施工成本。2.6 综合考虑设计、材料、施工、环境、操作等多方面影响因素，裂缝控制效果明显。23.3.适用范围适用范围本工法适用于工业与民用建筑地下室超长、大面积墙体，特别适用于地下抗渗性及抗裂性墙体、地下工程的重要性和防水使用等级要求高大型公共建筑工程。4.4.工艺原理工艺原理4.1 混凝土裂缝是由于混凝土在凝结硬化过程中产生体积变化，当混凝土产生收缩而结构又受到约束时，就可能产生收缩裂缝。4.1.1 干燥收缩：混凝土内部失水造不可逆收缩，通过严格控制混凝土的水灰比和水化程度、水泥的组成和用量、细掺料和外加剂、集料的品种和用量等，加强混凝土早期养护，减少混凝土自收开裂。4.1.2 塑性收缩：应充分考虑气候条件风速、环境温度、相对湿度影响，保障混凝土终凝前表面有足够的湿润，如在混凝土表面覆盖塑料薄膜、喷洒养护剂等。4.1.3 自收缩：混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低，加强原材料性能检验，严格控制水灰比、细掺料的活性、水泥细度等有关因素。4.2 温度裂缝是水泥水化过程中形成的水化热与散热条件形成的内表温差，降温过快或急冷急热产生的温差导致的收缩裂缝。控制浇筑时混凝土内外温差，做好降温措施。4.3 综合控制：通过在普通混凝土拌合物基础上添加杜克裂单丝纤维，改善纤维在混凝土基体中的分散性，可以阻止水泥基体中原有微裂缝的扩展并有效延缓新裂缝的出现，这种阻裂效应主要是对混凝土早期塑性开裂起抑制作用，以起到阻断混凝土内毛细作用的效果，使其致密、细润。提高纤维与基体的抗拉强度、抗裂能力、抗渗性、耐久及增强韧性等综合能力（见图 2 所示） 。图图 2 2 聚丙烯纤维提高混凝土性能的综合效果聚丙烯纤维提高混凝土性能的综合效果6.6.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点图图 2 2 聚丙烯纤维提高混凝土性能的综合效果聚丙烯纤维提高混凝土性能的综合效果聚丙烯纤维混凝土减少或消除 减少或消除 减少或消除 减少或消除 塑性收缩裂缝 干缩裂缝 温度收缩裂缝 碳化收缩裂缝大幅度提高混凝土的抗渗性提高混凝土 提高混凝土 抵抗侵蚀液体 防止碱集料 提高混凝土 抗冻融性 抗碳化性 的破坏 反应的发生 抗疲劳性大幅度提高混凝土的耐久性，减少混凝土结构的维修费用35.5.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.15.1 施工工艺流程施工工艺流程5.25.2 操作要点操作要点5.2.1 混凝土配合比根据施工现场原材料要求配置施工配合比，并进行试配，以利于混凝土配合比的优化设计，确保混凝土满足以下的技术参数要求：1、水灰比控制在 0.450.5，坍落度控制在 140160mm。2、初凝时间不少于 8 小时。3、砂率控制在 40%45%。4、强度满足设计要求。5、掺加外加剂，外加剂能起到降低水化热峰值及推迟峰值热出现的时间，延缓混凝土凝结时间，减少混凝土水泥用量，降低水化热。减少混凝土的干缩，提高混凝土强度，改善混凝土和易性。6、掺入 0.9kg/m3 混凝土体积率的聚丙烯单丝纤维，直径及长度为 48m/19mm，以提高混凝土的抗拉能力，有利于混凝土的裂缝控制。7、掺加适量粉煤灰，以降低水化热。8、抗渗等级：S6S8。5.2.2 混凝土搅拌1、混凝土搅拌前，应测定砂、碎石含水率，并根据测试结果提出施工配合比，满足混凝土施工和易性。2、混凝土搅拌中，严格控制水灰比和坍落度要求，未经试验员同意不得随意加减用水量，应按投料顺序上料将纤维与水泥、砂、石、粉煤灰干拌后，再加入水搅拌均匀即可，确保搅拌物均匀搭配。3、控制好混凝土搅拌的最短时间，当掺有外加剂或外掺料时，搅拌时间适当延长。4、采用现场搅拌或使用商品混凝土，确定运输的道路的距离，混凝土运输过程中防止混凝土离析及产生初凝现象，混凝土初凝时间在浇筑前完成，确保混凝土供应质量。5.2.3 混凝土浇筑与振捣1、混凝土浇筑前，先将与下层混凝土结合处凿毛，在混凝土浇筑前应在底面先均匀浇筑模板加工及安装隐蔽工程验收混凝土原材料选择混凝土配合比优化混凝土搅拌、运输钢筋绑扎安装混凝土浇筑、振捣模板拆除成品保护混凝土养护450100mm 厚与混凝土配合比相同的水泥砂浆，掌握好砂浆下料浇筑速度。2、混凝土浇筑时不定时观察模板、钢筋，预埋件、预留洞口有无松动、变形等现象，检查钢筋保层厚度是否符合设计要求，模板内的杂物是否清理干净。3、墙体高度超过 3m 时，用串桶、溜管使混凝土下落分段分层连续浇筑，观看有无离析现象，坍落度值控制在 160mm 之内。4、混凝土浇筑采用斜坡推进法，靠混凝土自流形成斜坡，每次推进 1000mm 左右。分别向两个方向往返浇筑，每次在中部汇合，形成 V 字形结合面，有利于中间浮浆的抽出。同时，采用两台混凝土输送泵缩短了混凝土下料与凝结之间的时间差，避免了产生施工冷缝。5、充分考虑了气候条件对混凝土浇影响，防止雨天浇筑。 6、加强混凝土现场检验，目测混凝土和易性外观质量是否符合要求，保证混凝土拌合物均匀性。7、混凝土振捣应顺序从两边向中间靠拢，振捣棒应快插慢拔，振点布置要排列均匀，不得欠振、过振、漏振，做到均匀振动。振动棒间距不得大于 500mm，层与层之间加强振捣，伸入下层为100mm，促使混凝土在浇筑期间散失部分热量，减少后期升温幅度。对预留洞口、预埋件等关键部位充分振动，确保混凝土均匀密实，无渗漏。8、混凝土振捣时间控制在 30S内，防止砂、碎石大量下沉，目测混凝土表面不再显著下沉，不出现气泡，表面泛出水泥浆和外观均匀即可停止，及时排除泌水，减少内部水份和气泡。9、对外墙后浇带处均设钢板网模板，其间安装止水钢板。由于宽度小且高度大，混凝土浇筑时在模板两边专人负责随时敲打模板，减少二次振捣，使混凝土到达内实外观，增强抗渗性。10、控制好混凝土浇筑应有序连续进行，如必须间歇，基间歇时间尽量缩短，并在混凝土凝结之前，将次层混凝土浇筑完毕，避免留置施工缝。5.2.4 拆模与养护1、拆模时间都不能少于 3 天，拆模后不宜直接浇水养护，应及时覆膜进行保温养护，以尽量减少墙的表面收缩裂缝。2、混凝土裂缝防治工作中，新浇混凝土早期养护尤为重要，在拆模后半个月内应保持湿养护，朝阳面的墙面尤其要保养好，应采取覆膜挂草袋、专人喷水等办法保湿保温。养护时间不得少于14d，养护混凝土时不允许用大水直接冲淋养护面。3、混凝土浇筑完毕后，常温下在 12 个小时之内浇水（小水）养护。遇高温时 6 小时之内浇水养护。墙体采用涂刷养生液养护，保证这些关键构件始终处于湿润状态，并加强施工中养护的监督，保证混凝土在早期时不产生收缩裂缝和温度裂缝。4、混凝土养护测温点水平方向布置，测温计留置孔内不得小于 3mim，记录好浇筑完毕前 7 天混凝土内部温度与表面的温度的温差值。5.3.5.3.劳动组织劳动组织5.3.1 超长曲面墙体施工组织机构配备人员以下，技术部：项目总工、技术负责、质检员、技术员、资料员、试验员；工程部：生产经理、钢筋工长、模板工长、混凝土工长，预埋件工长、测量员、安全员、机电管理员；材料部及综合部：材料主管、材料员、库管员、后勤管理员、塔吊指挥。5.3.2 劳务班组应按钢筋工、木工、混凝土工、电工、水管工、机修工、混凝土泵机工等工种，具体人员按工程需求另外按排。56.6.材料与设备材料与设备6.16.1 混凝土混凝土6.1.1 混凝土原材料符合地下防水工程质量验收规范要求。6.1.2 混凝土所用的原材料有以下具体要求。6.1.2.1 水泥水泥选用早期化学收缩性较小的 42.5 级普通硅酸水泥，水化热低、含碱量低、安定性好，水泥的主要技术指标应符合标准，避免温度应力过大而产生裂缝，水泥与外加剂之间具有良好的适应性。6.1.2.2 骨料粗骨料：选用连续级配且压碎指标小于 12%的碎石，粒径为 2540mm，其含泥量不得大于 0.6%，泥块含量不得大于 0.5%，且不得含有机杂质。细骨料：选用级配较好的中砂，含泥量不得超过 3%，泥块含量不得超过 2.0%，通过 0.315mm筛孔的砂不得少于 15%。6.1.2.3 掺合料外加剂应掺加缓凝剂、膨胀剂，掺量必须严格按照配合比来进行，进场必须有出厂合格证或质量保证书，确保其性能和质量的可靠性；外掺级粉煤灰，降低水热化，有利于混凝土后期强度增长，满足混凝土抗裂要求，有效提高混凝土泵送性能，而且还可节约水泥。6.1.3 混凝土拌合物添加聚丙烯纤维提高纤维与基体的粘接强度，减少内部裂缝，达到了混凝土的抗裂性要求（如表 6.1.3 所示） 。表 6.1.3 杜克裂单丝纤维主要技术性能指标相对密度(g/3)纤维长度(mm)抗拉强度(Mpa)断裂伸长率(%)弹性模量(Mpa)熔 点()耐酸耐碱腐蚀0.91121550020253800170好6.26.2 钢筋工程钢筋工程切割机、调直机、弯曲机、砂轮切割机、钢筋钩子、钢筋刷子、撬棍、扳手、钢卷尺、钢筋连接机具设备。6.26.2 模板工程模板工程电锯、电刨、压刨、手锯、锤子、钢卷尺、电钻、直角尺，棉线。6.36.3 混凝土工程混凝土工程混凝土输送泵、混凝土运输车、输送管、橡胶软管、混凝土吊斗、布料杆、振捣电机、振捣棒、铁锹、刮杠、抹子。6.46.4 其他设备其他设备塔吊、激光经纬仪、水准仪、钢直尺、测温计、混凝土坍落度、试模、振动台、对讲机、灯具灯泡。67.7.质量控制质量控制7.1 混凝土原材料外观质量应符合规范要求，按规范要求进行复检，检查产品合格证，出厂检验报告和进场复试报告。7.2 混凝土表面密实整洁，无露筋、蜂窝、孔洞、夹渣、疏松、裂缝、麻面等，尺寸偏差应符合规范标准要求，垂直度用吊线、钢尺检查是否平整、垂直。7.3 钢筋保护层厚度应符合设计要求，要保证钢筋、混凝土垫块的位置正确，观察有无露筋，预留孔洞是否方正、整齐。7.4 模板及其支架就具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠的承受浇筑混凝土的重量及施工荷载。施工中不得用重物冲击模板，结构拆模后应按施工技术方案执行，外质质量应符合规范要求。7.5 混凝土曲面墙体施工缝应按设计布置，浇筑高度按技术按方案确定或符合规范要求。8.8.安全措施安全措施8.1 混凝土浇筑前，项目部应对操作人员进行